13.4. Матричный принцип синтеза информационных макромолекул и молекулярная генетик

а

Одинокая молекула ДНК, породив­шая некогда на берегу первобытного океана всю остальную жизнь. «ыг.ы- дит. пожсыуй, еще менее правдопо­добно, чем Адам и Ева в райском саду.

Дж. Бернал

Природа всегда действует про­стейшим обра юм.

И. Бсриулл

и

Носителями информации являются молекулы ДНК и РНК. Они выполняют три основные функции: самовоспроизведение, хранение информации и реализацию этой информации в процессе роста новых клеток. Сама генетическая информация в ДНК за­кодирована химическим способом в виде последовательности нуклеотидов. Молекулы ДНК и РНК, принадлежащие к одному классу нуклеиновых кислот, состоят из одних и тех же нуклеоти­дов. Однако есть и различия: в одном из азотистых оснований вместо тимина у молекулы ДНК в состав РНК входит урацил, а в сахарах вместо дезоксирибозы у ДНК в молекулах РНК нахо­дится рибоза. Кроме того, молекула РНК одноцепочечная, в то время как ДНК — двухцепочечная. Каким же образом эта ин­формация, заключенная в молекулах ДНК, участвует в произ­водстве белка?

13.4.1. Передача наследственной информации через репликации

В автокатализе проявляется принцип комплементарного до­страивания друг к другу четырех нуклеотидов ДНК, и при этом последовательность оснований в одной цепи ДНК в точности предопределяет последовательность оснований в другой, причем первая цепь выполняет роль матрицы для второй

.

Первый этап передачи наследств венной информации состоит в уд­воении цепочек молекул ДНК (рис. 13.1) и называется реплика­цией. Практически вдоль каждой цепи появляется еще одна ана­логичная цепь. Это и есть процесс автокатализа — производства идентичных копий, как в процессе печатания фотографий.

При размножении две спирали материнской молекулы ДНК рас­ходятся и каждая становится мат­рицей для воспроизводства новых цепей. Каждая из двух образовав­шихся цепей молекулы ДНК вклю­чает, таким образом, одну старую полинуклеотидную цепь и одну новую. Процесс репликации идет с большой точностью и большой скоростью при наличии особого фермента — ДНК-полимеразы. На самосборку молекулы ДНК из 40 тыс. нуклеотидов требуется все­го 100 секунд. Поскольку молекула ДНК является носителем генетиче­ского кода, то в том, что новая мо­лекула ДНК идентична старой, природой заложен глубокий смысл. Нарушение структуры моле­кул ДНК приводит к нарушению генетического кода, а это дела­ет невозможным сохранение и передачу необходимой генетиче­ской информации, обеспечивающей развитие признаков, прису­щих организму.

Старая Новая _Т1 „ пепь пепь ^{Новая Сга}Р^ая

цепь цепь

цепь цепь

Рис. 13.1. Репликация ДНК.

Так как все молекулы ДНК построены в определенной после­довательности из одинаковых нуклеотидов, то это доказывает также, что все биологические структуры используют одинаковый тип генетического кода. Таким образом, способность клеток к самовоспроизведению обусловлена свойством ДНК к самокопи­рованию и равноценному распределению репродукционных хро­мосом. После такого разделения хромосом в ядре клетка уже мо­жет делиться на две идентичные клетки, а поскольку каждая

клетка многоклеточного организма возникает из одной зароды­шевой клетки в результате многократных делений, то все клетки организма имеют одинаковый набор генов.